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Analyse de l'entraînement d'air induit par le développement instationnaire d'un spray conique creux. Application à l'injection directe essence
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Prosperi, Brice |
| Copyright Year | 2008 |
| Abstract | Les travaux presentes s'inscrivent dans l'etude generale de la mise au point des moteurs a injection directe essence de deuxieme generation. Ces moteurs presentent un gain potentiel de reduction de la consommation de carburant dans un fonctionnement en mode de combustion en melange pauvre et stratifie. Pour accroitre le gain, l'application de ce mode de fonctionnement doit etre etendue des bas regimes et faibles charges du moteur jusqu'aux regimes intermediaires et charges partielles. La technologie d'injecteur a actuateur piezo-electrique permet de controler precisement la quantite de carburant injecte sur toute la plage d'utilisation du moteur mais aussi de stratifier le melange. A l'interieur de la chambre de combustion, le spray issu d'une pulverisation specifique a l'injecteur est convecte, en direction du point d'allumage, par le brassage qu'il induit avec le gaz environnant. La connaissance des proprietes de propagation du melange dans la chambre est necessaire pour determiner le delai optimum entre les temps d'injection et d'allumage. Les simulations numeriques actuelles predisent mal la propagation du melange en fonction de condition d'injection. La modelisation du spray doit etre amelioree puis validee par une comparaison avec des experiences modeles. Dans ce cadre, la technique de velocimetrie par images de particules fluorescentes permet d'etudier l'ecoulement d'air autour voire a l'interieur du spray. Cette technique de mesure adaptee aux ecoulements diphasiques denses est utilisee pour quantifier les echanges de quantite de mouvement entre phases. La premiere partie de ces travaux concerne l'analyse des effets stationnaires de l'ecoulement du gaz. L'etude de l'influence des parametres d'injection mene a l'etablissement d'une loi d'entrainement le long de la frontiere du spray. La deuxieme partie presente la methodologie developpee pour traiter les effets instationnaires et les analyses de cas d'injection de courte duree. Les resultats montrent que la consequence des interactions entre le gaz et le liquide est la formation de deux recirculations diphasiques, a l'exterieur et a l'interieur du spray. Ces structures regissent les vitesses de propagation et de stratification du melange. Pour amener a une meilleure comprehension de la dynamique du melange, les mecanismes d'entrainement d'air sont etudies pour un cas d'injection haute pression. L'influence des parametres d'injection est ensuite etudiee dans le but applicatif relatif au choix de la strategie d'introduction du liquide. Abstract : Due to the necessary reduction of pollutants emission, automotive manufacturers have to product more efficient and cleaner engine. First homogeneous then stratified gasoline direct injection (GDI) strategies were proposed to improve fuel saving for engines by mean of a better combustion. Indeed, an efficient way of operating a gasoline internal combustion at part load is to burn the fuel in an overall air excess. The aim of this work is to study the air entrainment process induced by a GDI dense hollow-cone spray. This spray allows charge stratification thanks to a specific design of the injector. The spray cloud goes through the ignition point while mixing with the surrounding gas. Therefore, injection conditions, spray characteristics and aerodynamics have to be optimized to control the mixture formation. Particularly, the mixing rate of the vaporized fuel with the ambient fluid and consequently the control of the combustion process are directly linked to the rate of gas entrainment. Nowadays, numerical simulations cannot be used as a predictive tool for the mixture dynamics. Spray modeling has, first, to be improved and, then, to be validated with experiments. Fluorescent particles images velocimetry is an optical technique that allows studying gas flow around the spray. This technique is used to quantify the momentum exchange between phases as it's well adapted to dense two-phase flows. The first part of the study deals with the analysis of steady effect on gas flow induced by the spray. The study of injection parameters influence leads to the establishment of an entrainment law along the spray edge. The second part presents the methodology that has been developped in order to treat unsteady effects and the temporal analysis of short-injection-duration cases. Several analysis shows that gas and drops interactions generate two main vortices, inside and outside the spray. These structures control the propagation and the stratification of the gas and fuel mixture. In order to bring the mixture dynamics into a better understanding, air entrainment mechanisms are studied with injection parameters influence tests that have been performed on the spray development of short injection-duration |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | http://oatao.univ-toulouse.fr/7815/1/prosperi.pdf |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
